Tài liệu Nghiên cứu thành phần hoá học cây indigofera zollingeriana miq., họ fabaceae ở quảng ninh

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM DƢƠNG VĂN HÙNG NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN HOÁ HỌC CÂY INDIGOFERA ZOLLINGERIANA MIQ., HỌ FABACEAE Ở QUẢNG NINH Chuyên ngành: Hoá hữu cơ Mã số : 60.44.27 LUẬN VĂN THẠC SĨ HOÁ HỌC THÁI NGUYÊN - 2010 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM DƢƠNG VĂN HÙNG NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN HOÁ HỌC CÂY INDIGOFERA ZOLLINGERIANA MIQ., HỌ FABACEAE Ở QUẢNG NINH Chuyên ngành: Hoá hữu cơ Mã số : 60.44.27 LUẬN VĂN THẠC SĨ HOÁ HỌC Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS. NGUYỄN QUYẾT TIẾN THÁI NGUYÊN - 2010 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT DÙNG TRONG LUẬN VĂN  Các phương pháp sắc ký CC : Column Chromatography SKLM : Sắc ký lớp mỏng  Các phương pháp phổ MS : Mass Spectroscopy EI-MS : Electron Impact Mass Spectroscopy ESI-MS : Electron Spray Ionization Mass Spectroscopy FT-IR : Fourier Transform Infrared Spectroscopy NMR : Nuclear Magnetic Resonance 1 : 1H-Nuclear Magnetic Resonance H-NMR 13 C-NMR DEPT COSY : 13C- Nuclear Magnetic Resonance : Distortionless Enhancement by Polarisation Transfer : Correlated Spectroscopy HMQC : Heteronuclear Multiple - Quantum Coherence HMBC : Heteronuclear multiple - Bond Correlation  Các lĩnh vực khác MIC : Minimum inhibitory concentration Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 1.1: Danh sách một số loài thực vật chi Chàm ở Việt Nam 4 Bảng 1.2: 8 Bảng 1.3: Một số hợp chất ancaloit khung indol,được phân lập từ cây Indigofera spp và Indigofera tinctoria Một số hợp chất ancaloit glycosit. 10 Bảng 1.4: Một số hợp chất ancaloit khác. 11 Bảng1.5: Một số hợp chất có khung flavonol 13 Bảng 1.6: Một số hợp chất có khung flavan 15 Bảng 1.7: Các hợp chất flavonoit khác. 16 Bảng 1.8: Các hợp chất glycosit khác. 18 Bảng 2.1: Khối lượng cặn chiết thu được từ cây Indigofera zollingeriana Miq Bảng 2.2: Kết quả định tính các nhóm chất trong cây 32 Bảng 2.3: Kết quả thử hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định các 37 35 cặn chiếtcủa cây Indigofera zollingeriana Miq Bảng 3.1: Các số liệu phổ 1H và 13C-NMR của InE2 45 Bảng 3.2: Các dữ liệu phổ HMBC của InE2 46 SƠ ĐỒ Trang Sơ đồ 2.1: Sơ đồ ngâm chiết mẫu lá cây Indigofera zollingeriana………..31 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn DANH MỤC CÁC HÌNH Trang Ảnh 1.1 Cây Indigofera zollingeriana Miq 27 Ảnh 1.2 Hoa và quả cây Indigofera zollingeriana Miq. 28 Hình 3.1 Phổ 1H-NMR chất InE2, C30H45O5 47 Hình 3.2 Phổ 13C-NMR chất InE2, C30H45O5 48 Hình 3.3 Phổ DEPT chất InE2, C30H45O5 49 Hình 3.4 Phổ HMBC chất InE2, C30H45O5 50 Hình 3.5 Phổ HSQC chất InE2, C30H45O5 51 Hình 3.6 Phổ MS chất InE2, C30H45O5 52 Hình 3.7 Dữ liệu phổ MS chất InE2, C30H45O5 53 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn MỞ ĐẦU Lãnh thổ Việt Nam nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa, với 3/4 diện tích cả nƣớc là núi rừng trùng điệp, địa hình chia cắt nên điều kiện khí hậu cũng rất đa dạng, có nhiều tiểu vùng khí hậu khá đặc trƣng. Tất cả các yếu tố trên đã góp phần làm cho hệ thực vật Việt Nam rất đa dạng, phong phú và đặc sắc. Những dẫn liệu thống kê cho thấy, chỉ trong 50 năm, số loài cây cỏ làm thuốc ở nƣớc ta đã đƣợc phát hiện tăng lên nhanh chóng (Lã Đình Mỡi, 2007) Năm 1952: Cả 3 nƣớc Đông Dƣơng mới thống kê đƣợc 1.350 loài cây làm thuốc. Năm 1986: Việt Nam thống kê đƣợc 1.836 loài cây làm thuốc. Năm 1996: Việt Nam thống kê đƣợc 3.200 loài cây làm thuốc. Năm 2005: Việt Nam thống kê đƣợc khoảng 4.000 loài cây làm thuốc. Những hợp chất tự nhiên có hoạt tính sinh học đƣợc phân lập từ cây cỏ đã đƣợc ứng dụng nhiều trong các ngành công nghiệp (hƣơng liệu, mỹ phẩm, dƣợc phẩm, …) cũng nhƣ ngành nông nghiệp (thuốc bảo vệ thực vật, thuốc kích thích tăng trƣởng, …). Chúng đƣợc dùng để sản xuất thuốc chữa bệnh, thuốc bảo vệ thực vật, làm nguyên liệu cho ngành công nghiệp thực phẩm và mĩ phẩm. v.v. Kho tàng cây thuốc và bài thuốc chữa bệnh trên đất nƣớc ta rất phong phú và đa dạng. Theo số liệu thống kê mới nhất có trên 12000 loài, trong đó có trên 3200 loài thực vật đƣợc sử dụng làm thuốc trong y học dân gian [4]. Từ cơ sở trên cho thấy, nguồn cây thuốc dân gian cũng nhƣ các bài thuốc của đồng bào dân tộc vẫn là kho tàng vô cùng quí giá để khám phá, tìm kiếm các loại thuốc mới có hiệu lực cao cho công tác phòng và chữa bệnh. Nghiên cứu để khai thác, kế thừa, ứng dụng và phát triển nguồn thực vật làm Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 1 thuốc đã, đang và sẽ là vấn đề có giá trị khoa học, kinh tế và xã hội rất lớn ở nƣớc ta. Việc nghiên cứu cây thuốc sẽ giúp cho chúng ta hiểu rõ về thành phần và cấu trúc hoá học, hoạt tính sinh học, tác dụng dƣợc lí của cây thuốc. Từ đó, ngƣời ta có thể tạo ra các chất mới có hoạt tính sinh học cao hơn để làm thuốc chữa bệnh. Vị thuốc dân gian có tên là Cây thuốc dầu với tên khoa học là Indigofera zollingeriana Miq. thuộc chi Chàm, họ Đậu (Fabaceae) mọc hoang khá phổ biến ở Việt Nam. Bằng cách theo dõi trực quan, chủ quan, vị thuốc này có đặc điểm sinh học và thu hoạch sử dụng làm thuốc nhƣ sau: Thuộc cây lá kép, có hoa màu hồng, quả dài hình trụ, có thể gieo hạt hoặc triết cành để trồng nơi đất khô ráo, đất đỏ. Thu hoạch quanh năm, bộ phận thu hoạch là vỏ cây, thân cây, cành cây, lá cây.Toàn bộ đem phơi khô âm can. Có thể để dùng tƣơi. Dân gian dùng vị thuốc này để chữa chấn thƣơng cấp phần mềm (gân, cơ, dây chằng) mà không cần chỉ định phẫu thuật với tác dụng giảm đau, tiêu viêm, chống phù nề, tan máu tụ. [2]. Mới đây, ở Việt Nam các nhà khoa học của Viện Khoa học thể dục thể thao đã nghiên cứu sử dụng vị thuốc này để chữa các chấn thƣơng cấp phần mềm (gân, cơ, dây chằng) với tác dụng giảm đau, tiêu viêm, chống phù nề và tan máu tụ mà không cần chỉ định phẫu thuật, Tuy nhiên, cây này còn ít đƣợc nghiên cứu về mặt hóa học cả trong và ngoài nƣớc. Do vậy, chúng tôi chọn cây này làm đối tƣợng nghiên cứu với tên đề tài: “Nghiên cứu thành phần hoá học cây Indigofera zollingeriana Miq., họ Fabaceae ở Quảng Ninh”. Với Mục đích nghiên cứu: Xác định, tìm hiểu thành phần và cấu trúc hoá học của các hợp chất có trong cây Indigofera zollingeriana. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 2 CHƢƠNG I. TỔNG QUAN CÁC THỰC VẬT CHI INDIGOFERA VÀ THÀNH PHẦN HOÁ HỌC CỦA CHÚNG 1.1. Khái quát về thực vật chi Indigofera và cây thuốc dầu (Indigofera zollingeriana Miq) Chi Chàm (Indigofera) là một chi lớn của hệ thực vật trên thế giới với khoảng 700 loài thực vật có hoa thuộc về họ Đậu (Fabaceae). Chúng sinh trƣởng trong khu vực nhiệt đới và cận nhiệt đới khắp thế giới, với chỉ một vài loài có mặt trong khu vực ôn đới ở miền đông châu Á. [60] Các loài chủ yếu là cây bụi, một vài loài là cây thân thảo hoặc cây thân gỗ nhỏ, cao tới 5-6 m, phần lớn rụng lá vào mùa khô hay mùa đông. Lá kép lông chim lẻ với 5-31 lá chét, kích thƣớc dài của lá dao động từ 3 tới 25 cm. Hoa nhỏ, mọc thành chùm dài 2-15 cm. [60] Theo tài liệu Danh lục các loài thực vật Việt Nam, hiện nay nƣớc ta đã phát hiện đƣợc 25 loài thuộc chi Chàm, chúng phân bố khắp nơi ở Việt Nam nhƣng chủ yếu vẫn là khu vực Miền Nam. [1] Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 3 Bảng 1.1. Danh sách một số loài thực vật chi Chàm ở Việt Nam [1] 1 Indigofera arrecta 2 Indigofera atropurpurea 3 Indigofera bainesii 4 Indigofera caloneura 5 Indigofera cassioides 6 Indigofera colutea 7 Indigofera dosua 8 Indigofera galegoides 9 Indigofera glabra 10 Indigofera hirsuta 11 Indigofera linifolia 12 Indigofera linnael 13 Indigofera longicauda 14 Indigofera nigrescens 15 Indigofera nummulariifolia 16 Indigofera sootepensis 17 Indigofera spicata 18 Indigofera squalida 19 Indigofera stachyodes 20 Indigofera suffruticosa 21 Indigofera tictoria 22 Indigofera trifliata 23 Indigofera wightii 24 Indigofera Zolingeriana Miq 25 Indigofera aralensis Các loài chàm thƣờng bị ấu trùng của một số loài côn trùng trong bộ Cánh vẩy (Lepidoptera) phá hại, chẳng hạn nhƣ Agrotis segetum[60] Cây thuốc dầu hay còn gọi là chàm lá nhọn, muỗng lá nhọn, chàm quả trụ, có tên khoa học là Indigofera zollingeriana Miq, do TS. Đỗ Hữu Thƣ, Viện Sinh thái và Tài nguyên Sinh vật, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam xác định. Tiêu bản đƣợc lƣu giữ tại Viện Sinh thái và Tài nguyên Sinh vật. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 4 Ảnh 1.1. Cây Indigofera zollingeriana Miq. Ảnh 1.2. Hoa và quả cây Indigofera zollingeriana Miq. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 5 Cây Indigofera zollingeriana Miq. thuộc chi Chàm (Indigofera), họ đậu (Fabaceae), Lớp thực vật hai lá mầm (Magnoliopsida), Ngành thực vật có hoa (Magnoliophyta), Giới Plantae. [59] * Đặc điểm phân bố: Cây thuốc dầu đƣợc phân bố khắp nơi ở Việt Nam, đƣợc trồng ở một số nông trƣờng. Ngoài ra, còn phát hiện có ở Trung Quốc, Đài Loan, Lào, Thái Lan, Malaixia, Inđônêxia [1]. * Dạng sống và sinh thái : Cây bụi cao 2-3 m, cành lá sum suê nằm ngang. Thƣờng gặp ở bãi cỏ ven đƣờng, tràng cây bụi, ven rừng rậm, trong rừng thƣa, ở độ cao 1200m, ra hoa vào tháng 8-9, có quả tháng 10-11. [1] * Công dụng: Cây phân xanh, cải tại đất cho các vùng đồi núi thấp. Cây che bóng cho chè và cà phê. Lá làm thức ăn cho động vật nuôi. Dân gian dùng vị thuốc này để chữa chấn thƣơng cấp phần mềm ( gân, cơ, dây chằng) mà không cần chỉ định phẫu thuật với tác dụng giảm đau, tiêu viêm, chống phù nề, tan máu tụ. [1], [4] 1.2. Thành phần hóa học chi Indigofera 1.2.1. Các nghiên cứu hóa thực vật loài Indigofera zollingeriana Miq. Cho đến nay đã có khoảng 15 loài thực vật chi Indigofera đƣợc nghiên cứu hoá thực vật [10], đã phân lập và nhận dạng đƣợc một số chất thuộc nhiều nhóm chất khác nhau là tecpenoit, flavonoit, ancaloit, glycosit, axit, este…. Trên thế giới, cho đến nay vẫn chƣa có một công bố nào nghiên cứu về thành phần hóa học của cây Indigofera zollingeriana. Trong nƣớc, Viện khoa học thể dục thể thao đã có đề tài nghiên cứu chiết xuất các hoạt chất sinh học từ cây thuốc dầu chữa chấn thƣơng cho VĐV do BSCKI. Nguyễn Văn Quang chủ nhiệm đề tài [2]. Theo kết quả nghiên cứu của đề tài trên cho thấy cây thuốc dầu có chứa nhiều các hợp chất khác nhau nhƣ các chất terpenoit (kể cả các chất khung Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 6 steran) có hoạt tính chống viêm, giảm đau, chống ung thƣ, kháng khuẩn; và một số các lớp chất khác nhƣ: ancaloit, caroten, … Cũng theo kết quả đó Nguyễn Văn Quang cùng các cộng sự đã phân lập đƣợc một chất là Indigotin (C16H10N2O2), là tiền chất để bán tổng hợp các chất chống viêm, chống phù nề và chống ung thƣ. O H N N H O 1. Indigotin Nhƣ vậy, cho đến nay ngƣời ta mới chỉ phát hiện đƣợc một chất là indigotin trong thực vật Indigofera zollingeriana Miq. 1.2.2. Thành phần hóa học của chi Indigofera 1.2.2.1. Nhóm chất ancaloit. A. Các ancaloit khung indol. Bảng 1.2. Một số hợp chất ancaloit khung indol,đƣợc phân lập từ cây Indigofera spp và Indigofera tinctoria [10] Tên chất Ký Công thức cấu tạo hiệu [3,3'Biindoline][37] 2,2'-dione 2 Nguồn Tính chất vật lý thực vật Hoạt tính sinh học Indigofera Tnc=364 oC NH O spp O NH Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 7 Indigofera Chống ung thƣ phổi Indirubin 3 spp NH thƣ Walker 256 [34] O carcinosarcoma ở NH chuột O Indigofera Tnc=390-392 oC tinctoria, Indigotin 4 Lewis và chống ung O (1) [34] NH NH O Indican 5 Indigofera Tnc = 57-58 oC NH spp [46] OH OH O Kìm hãm sự tăng trƣởng, nảy mầm của rau diếp. OH O OH B. Các ancaloit glycosit. [10] OR1 R2O O R3O OR5 OR4 6 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 8 Bảng 1.3. Một số hợp chất ancaloit glycosit. [10] Nhóm thế Tính Nguồn thực chất vật vật lý Tên chất R1 6.a. 2,6-Bis-O-(3- R2 -H O R3 R4 -H -H R5 O nitropropanoyl)-αD-glucopyranozơ N O 6.b. 3,4,6-Tris-O(3nitropropanoyl)-αD-glucopyranozơ -H N O O -H O O O Indigofera Tnc=151 spp -153oC O Indigofera linnaei N O 6.c. 1,2,4,6- O N O O -H O O N O O O O Tetrakis-O-(3nitropropanoyl)-αD-glucopyranozơ [21], [23] 6.d. 2,3,4,6- N O O N O -H N O O O O O N O O O O Tetrakis-O-(3nitropropanoyl)-αD-glucopyranozơ N O O N O N O O Indigofera Tnc=104 endecaphylla -105oC O N O O Indigofera suffruticosa Tnc=139 và -141oC Indigofera linnaei [20],[56],[38] Từ thực vật Indigofera endecaphylla ngƣời ta đã xác định đƣợc 3 hợp chất ancaloit glycosit nhƣng chƣa xác định đƣợc cấu trúc hóa học của chúng gồm [10]: Chất có ký hiệu Endecaphyllin I có công thức phân tử C16H26N2O12, nhiệt độ nóng chảy 139-140 oC. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 9 Có đề xuất cho rằng chất Endecaphyllin I đƣợc tạo bởi 2 gốc nitroankanoyl glucozơ có liên quan đến glucozơ 3-nitropropanoat, đó là đề xuất có chứa một este khác với 3-nitropropanoyl thông thƣờng . Chất có tên là Endecaphyllin C1 với công thức phân tử C 12H18N2O12, nhiệt độ nóng chảy 145-146,5 oC, là một ancaloit cũng đƣợc phân lập ra từ cây Indigofera endecaphylla. Chất còn lại có tên là Endecaphyllin A2, công thức phân tử C15H21N3O15, nhiệt độ nóng chảy 156-158,5 oC. C. Một số ancaloit khác. [10] Bảng 1.4. Một số hợp chất ancaloit khác. Ký Tên chất Công thức cấu tạo hiệu Nguồn thực Tính chất vật vật lý Hoạt tính sinh học 7 O Axit 3-nitropropanoic N Indigofera Tnc=64-65oC spp Chống trực khuẩn lao O O OH 8 O Etyl 3-nitropropanoat N [11], [19], [18] Indigofera Tnc= 161-165oc endecaphylla O O O Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 10 9 O Indigoidin [32] NH Indigofera O Pseudomonas O NH NH 2 O NH 2 NH 10 Axit (L)-2,7-diamino-7[25] iminoheptanoic NH NH 2 O OH 2 Indigofera Có độc tính hại spicata và gan và gây Indigofera quái thai. endecaphylla 1.2.2.2. Nhóm chất flavonoit. [10] A. Các hợp chất khung flavonol. R4 R5 OR R3 O R6 R2O OR1 O 11 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 11 Bảng 1.5. Một số hợp chất có khung flavonol. Nhóm thế Nguồn thực vật Tính chất vật lý, hoạt tính sinh học Ký hiệu, Tên chất R1 Glu 11.a. R2 R3 R4 R5 R6 R 2',5',6,7-TetraMe ether, 3-O-β- -H D-glucopyranosit 11.b. 4.2. 3-O-[- Rham(1-6)-Gal LRhamnopyranosy l-(1-6)-β-Dgalactopyranosit] , 7-O-β-Larabinofuranosit 11.c. 3,7-Di-O-β-LRham Rhamnopyranosit -CH3 Arab -OCH3 -OCH3 -H -OH Arab -OH -H Indigofera hebepetala [14], [39], [47] [8], [40], [33] [15] -H Indigofera arrecta Tnc=209-213 -H Indigofera hebepetala Allo -H Indigofera hebepetala [32],[41],[42] Gal -H Indigofera hirsuta [29],36] -OH Rham -H -H 11.d. Kaempferol -H -OCH3 -OH -H Arab 3,7-diarabinosit -H -H -OH -H 11.e. 7-O-β-DAllopyranosit 11.f. 3,5-Di-O-β- -H Gal -H -H -H -OH Dgalactopyranosit -H -H -H Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên -OH Indigofera hetrantha Chất ức chế mạnh Lipoxygenaza [5], [30] http://www.lrc-tnu.edu.vn 12 B. Các hợp chất khung flavan. [10] Bảng 1.6. Một số hợp chất có khung flavan. Ký Tên chất Công thức cấu tạo Nguồn thực Tính chất vật lý hiệu vật Hoạt chất sinh học 12 3,10-Dihydroxy-4,9dimethoxypterocarpan. Indigocarpan [52] OH O Indigofera Tnc=139-140oC aspalathoides Chất ức chế COX-1. Kháng O OH viêm O O 13 O 3',4'-Dihydroxy-7methoxyflavanon. Hetranthin A [22], [9], [12] Indigofera Tnc=141-142oC hetrantha Chất ức chế mạnh O Lipoxygenaza O OH OH Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 13 C. Một số hợp chất flavonoit khác. [10] Bảng 1.7. Các hợp chất flavonoit khác. Ký hiệu 14 Tên chất Công thức cấu tạo 2-(2-Hydroxy-4methoxyphenyl)-6-methoxy-3methylbenzofuran [16], [26] Nguồn Tính chất thực vật vật lý Indigofera Tnc=111oC O microcarpa OH O O 15 2-(2-Hydroxy-4- [16] methoxyphenyl)-3-methyl-5,6- Indigofera Tnc=123oC O O microcarpa methylenedioxybenzofuran O OH O Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 14 16 O 4'-Methoxy-7,8- Indigofera Tnc=190O methylenedioxyisoflavon linnaei 191.5oC [24] O O O 17 Indigofera Tnc=217oc O Louisfieseron OH [17] suffruticosa O O O 1.2.2.3. Các hợp chất terpenoit. [10] Từ loài Indigofera longeracemosa ngƣời ta đã tách ra đƣợc một điterpen có tên là Indigoferabieton. Công thức phân tử C23H30O5, tnc=168-170 oC. O O O O O 18 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 15